蝗虫为智能汽车带来启示：为何蝗虫密集却不碰撞

文/陈根

自然常常给予技术以启示,比如,人类根据蝙蝠做出了雷达,根据蜻蜓的翅膀发明了飞机,观察到萤火虫开发了人工冷光,再从电鱼得到启示发明了伏特电池等。

现在,美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员则根据数百万只蝗虫飞过天空攻击作物却并不相互碰撞的特性,开始研发低功率碰撞探测器。其目的在于让无人机、自动驾驶汽车模仿蝗虫的躲避碰撞反应,减少事故发生。

事实上,蝗虫之所以与众不同,是因为它们使用一个特殊神经元来避免碰撞,这个特殊神经元也被称为小叶巨型运动探测器(LGMD)。

在该神经元作用下,一只蝗虫(蝗虫A)在飞行时,如果有其他蝗虫(蝗虫B)靠近,其图像会映射在它的眼睛里,靠近的蝗虫B距离越近,其激发神经元的信号就会越强。此外,该神经元还可以分析蝗虫B相对于蝗虫A的角速度变化,避免躲避时发生碰撞。

此外,据研究人员称,蝗虫每小时可移动2至3英里,并在数百毫秒内进行定向变化。而这种快速反应和适度的能量使用对于机械化碰撞探测器无疑具有巨大吸引力的。

基于此,研究团队研发了一种纳米大小的碰撞探测器,宾该探测器使用单层硫化钼作为光电检测器。研究人员将光电探测器放置在可编程浮栅存储器架构的顶部,使得该架构仅需极少量的能量即可模拟蝗虫的神经元反应,并通过增大电流的方式响应迎面而来的物体。

研究人员已将其结果发表在Nature Electronics杂志上并表示,这“是朝着开发智能,低成本,特定任务,节能和小型化碰撞避免系统迈出的一步”。

目前,用于自动驾驶汽车的电流检测器非常大且重,而新研发的检测装置具有快速的反应能力和适度的能量消耗,这对于机械化碰撞检测仪器的升级具有很大吸引力。